和田玉超声波钻削表面微观特性及韧性裂纹机理的研究

摘要

在古代，玉象征着伦理道德观念中高尚的品德，将玉石的五种物理特性比喻为人的五种品德:“仁、义、智、勇、洁”。玉石的雕刻工艺中钻削加工为最重要的加工环节，而孔的加工是钻削工艺中最为重要的环节，现孔的加工方式有机械钻孔和超声波振动钻孔。因此本文对和田玉玉石的钻削机理、表面微观特性、钻削过程中产生的宏观及微观裂纹、钻削过程中产生的元素变化进行研究分析。进一步推动在工程实践中的应用，对于预防加工表面的裂纹及刀具破损提出合理的策略，提高玉石加工后的价值及玉石的成品率;并且对于和田玉的研究，有益于对高韧度，硬度材料的加工机理研究的探究。和田玉的表面裂纹在钻削过程中影响其加工效率，而其影响的因素有:刀具、刀具转速、超声振动系统振动频率等因素影响。而在钻削过程中的化学元素和化学物质的变化也影响着加工效率。
　　本文通过单因子变量法改变刀具材料和切削三要素进行了试验研究。采用两种不同的刀具合金钢刀具和金刚砂刀具分别在超声振动系统开启与关闭状态下进行试验，分析数据，得出刀具材料与声振动系统对加工的影响，并得出加工过程中元素的变化规律。通过研究得出和田玉超声振动钻削加工的可行性，它对玉石材料孔加工质量和加工效率的提升，为高韧性难加工材料提供了实践与理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究和田玉超声波钻削表面微观特性及韧性裂纹的目的和意义

1．2 超声钻削技术的国内外发展现状

1．2．1 超声波钻削技术国内发展现状

1．2．2 超声波振动钻削技术的国外发展现状

1．3 本课题来源及主要研究内容

第二章 和田玉表面特性研究

2．1 和田玉基本特性分析

2．1．1 玉石的重量和密度

2．1．2 玉石的水理性

2．1．3 玉石的强度性质

2．2 钻削表面的微观特性分析

2．2．1 高分辨率电子显微学原理

2．2．2 玉石材料的微观特性分析

2．3 高硬度高韧性材切削机理

2．3．1 高硬度高韧性材料的加工特性

2．3．2 高硬脆性材料的加工特点

2．4 小结

第三章 和田玉超声波振动钻削装置的研究及分析

3．1 超声波振动钻削装置的设计与分析

3．1．1 超声振动发生器

3．1．2 超声波换能器

3．1．3 超声变幅杆

3．1．4 工具系统

3．2 钻削装置刀具结构分析及研究

3．3 小结

第四章 和田玉加工表面晶粒变形及韧性裂纹机理分析

4．1 玉石切削机理

4．2 微观及宏观裂纹机理分析

4．3 小结

第五章 观测和田玉表面微观特性实验研究

5．1 试验目的

5．2 试验条件

5．2．1 试验设备

5．2．2 试验工艺参数

5．3 试验方法

5．4 试验结果分析

5．4．1 金刚砂钻头的深孔加工试验

5．4．2 高速钢麻花钻钻头的深孔加工试验

5．4．3 金刚砂刀具和高速钢麻花钻刀具联合加工试验

5．4．4 试验分析

5．5 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望与存在问题

致谢

参考文献

硕士研究生期间发表的论文